appliedzkp zkevm（10）中的Transactions Proof

1. 引言

transactions proof会：

• 验证每笔交易的签名；
• 验证transactionsRoot对应的merkle patricia trie中刚好包含了所有的交易（不多不少）；
• 使得EVM proof可通过transaction table访问transactions data。

2. Transcation encoding

存在不同的交易编码方式。在第一版本的zkEVM将仅支持兼容EIP-155的Legacy transaction。未来将支持Non-Legacy （EIP-2718）transactions。

2.1 Legacy Transaction encoding

Legacy type为：

rlp([nonce, gasPrice, gas, to, value, data, sig_v, r, s])

• 在BIP-155之前，待签名的hashed data为：(nonce, gasprice, gas, to, value, data) with sig_v = {0,1} + 27
• 在EIP-155之后，待签名的hashed data为：(nonce, gasprice, gas, to, value, data, chain_id, 0, 0) with sig_v = {0,1} + CHAIN_ID * 2 + 35

其中的{0,1}表示的curve point $y$坐标的极性，该curve point对应为secp256k1签名过程中的公钥。

2.2 Non-Legacy (EIP-2719) Transaction encoding

根据：

• https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-1559
• https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-2718

Non-Legacy类型为：

0x02 || rlp([chain_id, nonce, max_priority_fee_per_gas, max_fee_per_gas, gas, destination, amount, data, access_list, signature_y_parity, signature_r, signature_s])

待签名的hashed data为：待定。

3. Circuit behaviour

Transactions proof证明电路中对应的public inputs有：

• chain_id
• transactionsRoot

每笔交易由以下参数定义：

• (nonce, gas_price, gas, to, value, data, sig_v, sig_r, sig_s)

其中可用作public inputs的参数有：

• (nonce, gas_price, gas, to, value, data, from)

Transactions proof证明电路的验证逻辑为：

• 1）txSignData: bytes = rlp([nonce, gas_price, gas, to, value, data, chain_id, 0, 0])
• 2）txSignHash: word = keccak(txSignData)
• 3）sig_parity: {0, 1} = sig_v - 35 - chain_id / 2
• 4）ecdsa_recover(txSignHash, sig_parity, sig_r, sig_s) = pubKey 或等价为 verify(txSignHash, sig_r, sig_s, pubKey) = true
• 5）fromAddress = keccak(pubKey)[-20:]

其中：

• 第1）步中对交易参数的rlp编码将采用定制的rlp encoding gadget来实现，以区分（不同于）MPT circuit中使用的rlp encoding。
• 第2）步中的待签名消息keccak hash验证将采用keccak circuit。该tx circuit将实现一个单独的对应keccak 的lookup table（使用RLC将rlp encoded transaction类加紧一个single value内）。
• 第3）步中根据待签名消息和签名恢复公钥将采用ECDSA circuit。该tx circuit将实现一个对应ECDSA的lookup table。
• 第5）步中的公钥keccak hash验证将采用keccak circuit。该tx circuit将实现一个对应keccak的lookup table。

根据以上信息，构建了TxTable：

0 TxID	1 Tag	2 Index	3 value
	TxContextFieldTag
$TxID	Nonce	0	$value: raw
$TxID	Gas	0	$value: raw
$TxID	GasPrice	0	$value: rlc
$TxID	GasTipCap	0	$value: 0
$TxID	GasFeeCap	0	$value: 0
$TxID	CallerAddress	0	$value: raw
$TxID	CalleeAddress	0	$value: raw
$TxID	IsCreate	0	$value: raw
$TxID	Value	0	$value: rlc
$TxID	CallDataLength	0	$value: raw
$TxID	CallData	$ByteIndex	$value: raw

其中：

• Gas = gas
• GasTipCap = 0
• GasFeeCap = 0
• CallerAddress = fromAddress
• CalleeAddress = to
• IsCreate = 1 if to is None else 0
• CallDataLength = len(data)
• CallData[KaTeX parse error: Can't use function '\]' in math mode at position 10: ByteIndex\̲]̲ = data\[ByteIndex]

参考资料

[1] zkEVM-specs Transactions proof